CN105041314A - 一种深部嗣后回采矿房—分层回采矿柱的联合采矿法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种深部嗣后回采矿房—分层回采矿柱的联合采矿法，是将矿体划分为中段，中段内划分分段，并垂直矿体走向布置矿房1和矿柱2。先采矿房后采矿柱，自下而上进行回采，切采层回采完成后，对顶板和两帮进行排险、支护，并用废石充填作为上采垫层。每分层落矿完成后进行部分出矿，平场后重复以上工艺直到一个分段落矿完成，而后经底部结构集中出矿，出矿完成后进行胶结充填。矿柱2采用上向水平分层非胶结充填采矿法，自下而上顺序回采。采用该方法能充分回收资源，底部集中出矿使得机械化效率更高；能简化采矿工艺流程，减少采切工程量、降低工程费用，对于深部复杂地压条件下金矿石的开采效果显著。

Description

一种深部嗣后回采矿房—分层回采矿柱的联合采矿法

技术领域

本发明涉及一种破碎断裂带下的黄金矿山地下开采方法，特别是一种深部嗣后回采矿房-分层回采矿柱的联合采矿法。适用于深部上盘围岩破碎、下盘围岩中等稳固以上的倾角变化不均匀的中厚至厚大稳固矿体的开采。尤其针对矿体下边界倾角大于上边界倾角的梯形矿块开采。

背景技术

断层或节理对于矿岩的稳定性影响巨大，而上盘矿岩接触带处由于破碎断裂带赋存而使得围岩稳固性较差。导致采场在形成较小暴露面时就出现大面积的冒顶和矿柱破坏等现象。而在开采过程中，作业人员直接在顶板下出矿作业，直接影响了作业人员和设备的安全，导致矿山安全生产形势十分严峻。

对于缓倾厚大矿体开采而言，崩落法或空场法在过去均为主要的采矿方法。而这些采矿方法的主要缺点在于矿石损失率和贫化率偏高，大面积采空区滞留引起链式跨冒而造成重大的安全隐患，同时会造成地表塌陷等一系列灾害问题。近年来随着环保相关措施出台，越来越多的矿山被强制要求采用充填法开采。而对于胶结充填系统尚未投入使用的大型黄金矿山而言，产能供需矛盾使得点柱式上向水平分层非胶结充填法在诸多矿山得到了应用。该法虽然采矿成本较低，但采场内大量矿石柱留存，导致矿石损失率一度达到30%～40%，对于资源的回收利用大大不利。与此同时，由于采用上向水平分层充填法采矿，浅眼凿岩落矿，致使先进的、全套高效无轨采掘支设备效率无法充分发挥，劳动生产率较低。因此，采矿方法的变革势在必行。

发明内容

本发明主要旨在解决上盘围岩破碎的缓倾斜中厚至厚大金矿体开采过程中存在的损失率大、安全性差等弊端与矿山生产任务之间的矛盾，设计的一种深部嗣后回采矿房-分层回采矿柱的联合采矿法，该方法不但能提高金矿石的回收率，同时具有生产效率高、安全条件好等优点。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种深部嗣后回采矿房-分层回采矿柱的联合采矿法，是将矿体按地质条件和标高划分为中段，中段内划分分段并垂直矿体走向布置为矿房和矿柱；按照先采矿房后回收矿柱进行开采，于矿柱中施工矿房出矿的底部结构。回采自下而上进行回采，切采层（第一分层）回采完成后，对顶板和两帮进行排险并进行废石充填作为上采垫层，顶板进行长锚索支护。每分层落矿完成后经出矿进路和采场联络道进行均匀出矿，经平场后重复以上工艺直到一个分段落矿完成，而后经底部结构集中出矿。出矿进路于房柱边界处修筑充填挡墙，进行胶结充填。

矿柱回采采用上向水平分层非胶结尾砂或废石充填采矿法，长锚索支护顶板呈扇形布置，部分锚索穿过胶结充填体以提高矿柱与胶结充填体接触面的抗剪强度，使得二者整体性更好；同样采用自下而上顺序沿矿体倾向逐步回采，直至分段矿柱回收完毕。若矿柱内稳固性较差时，考虑留设部分点柱。而当矿石品位较高时，矿柱回收亦可考虑采用分层进路式采矿法进行回收而后利用非胶结尾砂充填料或废石进行充填。

具体步骤如下：

A采场要素：根据地质条件和标高将矿体划分为中段，中段内划分分段并垂直矿体走向布置为矿房和矿柱，由于属于深部开采，考虑地应力分布问题，矿房、矿柱和水平厚度取值均相对偏小。

B矿房回采工艺

由于矿块垂直矿体走向布置，整体按照先矿房后矿柱的形式进行回采，主要采准、切割工程包括：出矿巷道、采场联络道、采场风道等。

回采自下而上沿矿体倾向分层进行，切采层(第一分层)回采时，从采场联络道垂直矿体走向一直掘进至上盘矿体边界，而后扩帮至矿房边界。而后经采场出矿巷进行出矿。切采层回采完成后进行废石充填作为出矿垫层，预留爆破自由空间后平场进行上分层回采。分层回采作业循环工序为：凿岩—爆破—通风—均匀出矿—支护—平场—凿岩，如此循环直至本分段矿房回采结束。而后经采场联络道和出矿进路进行集中出矿。出矿进路于房柱边界修筑充填挡墙后胶结充填采空区。

C矿柱回采工艺

矿柱回采采用上向水平分层非胶结尾砂或废石充填采矿法，长锚索支护顶板呈扇形布置，部分锚索穿过胶结充填体以提高矿柱与胶结充填体接触面的抗剪强度，使得二者整体性更好；同样采用自下而上顺序沿矿体倾向逐步回采，直至分段矿柱回收完毕。若矿柱内稳固性较差时，考虑留设部分点柱。而当矿石品位较高时，矿柱回收亦可考虑采用分层进路式采矿法进行回收而后利用非胶结尾砂充填料或废石进行充填。

与现有采矿方法相比，实施深部嗣后回采矿房-分层回采矿柱的联合采矿法具有以下特点：

优点：

1.采场内无需再留点柱，矿石回收率达90%以上，最大限度地回收利用了资源。采用无轨设备进行底部集中出矿，机械化效率更高。

2.回采工艺简单化。采用机械化采矿方法，既能简化采矿工艺流程，提高资源回收率，又能减少采切工程量、降低工程费用。

缺点：

1.切采层由于废石垫层的缘故，底部集中出矿时会造成一定的矿石贫化。

2.胶结充填过程中由于底部出矿巷和出矿进路较多，因此修筑挡墙数较多，人工筑墙劳动强度较大。

附图说明

图1是本发明所述采矿方法矿房回采的示意图。

图2是沿图1中III-III线的剖面图

图3是沿图1中II-II线的剖面图

图4是本发明所述采矿方法矿柱回采的示意图

图5是沿图4中III-III线的剖面图

图6是沿图4中II-II线的剖面图

图中标注为：

1-矿房2-矿柱3-中段运输巷4-分段脉外沿脉巷5-斜坡道6-分段联络道7-溜井8-采场联络道9-采场风道10-废石垫层11-崩落矿石12-出矿进路13-长锚索14-胶结充填15-非胶结充填体16-中段通风井

具体实施方式：

采用本发明所述深部嗣后回采矿房-分层回采矿柱的联合采矿法对矿体进行回采，结合附图对该方法进行阐述，具体步骤如下：

A矿体划分和开拓工程布置

图1、2和3为本采矿方法一步矿房开采的三视图，首先根据地质条件和标高将矿体划分为中段，中段高度为40～100m。将中段划分为分段，分段高度为10～20m，并于矿体下盘施工中段运输巷和分段脉外沿脉巷，断面尺寸均为3.6m×3.2m。中段与分段之间通过斜坡道沟通，分段间通过分段联络道进行沟通。矿房和矿柱垂直矿体走向布置，矿房和矿柱宽度为8～15m，长度为矿体水平厚度。

B矿房回采工艺

回采自下而上沿矿体倾向分层进行，切采层(第一分层)回采时，从采场联络道垂直矿体走向一直掘进至上盘矿体边界，而后扩帮至矿房边界。而

后经采场出矿进路进行出矿。切采层回采完成后进行废石充填作为出矿垫层，预留爆破自由空间后平场进行上分层回采。分层回采作业循环工序为：凿岩—爆破—通风—支护—出矿—平场—凿岩，如此循环直至本分段矿房回采结束。而后经采场联络道和出矿进路进行集中出矿。出矿完成后，出矿进路与矿房采场联络道于房柱边界修筑充填挡墙后胶结充填采空区。

B₁采准工程：由于矿块垂直矿体走向布置，整体按照先矿房后矿柱的形式进行回采，矿房与矿柱通过采场联络道与分段脉外沿脉巷连通，采场联络道断面尺寸为3.2m×3.0m。切采层（第一分层）采场联络道施工到矿体上盘边界，而后扩帮至房柱边界处。并于靠近矿体下盘边界施工采场风道，断面尺寸为：2.0m×2.0m作为采场污风通道。而后于矿柱中央位置施工采场联络道和出矿进路，出矿进路须在矿房开采前施工完成，出矿巷间距为10～15m，断面尺寸为：3.2m×3.0m。

B₂凿岩与爆破：采用全液压凿岩台车钻凿水平炮孔，炮孔深度为3.0～4.5m，孔径为38～64mm。炮孔间距1.0～1.2m，排距0.8～1.5m。爆破采用2#岩石乳化炸药人工装药，导爆管起爆并通过电雷管引爆。

B₃通风与支护：采场爆破后，新鲜风流经采场联络道进入采场，污风由采场风道排入上分段采场联道，视矿体厚度大小局部可采用局扇进行强制通风。通风完成后，采场进行顶板和两帮的排毛作业。然后顶板采用长锚索支护，锚索网度为2.5m×2.5m。

B₄出矿与平场：切采层（第一分层）回采完成后经采场联络道和出矿进路出矿，崩落矿石出完后进行废石充填作为上分层回采的垫层，充填高度距顶板0.5～1.0m作为上分层落矿的自由空间。而后进行人工平场回采上一个分层矿体，直至整个分段矿体开采完毕。后每分层重复以上回采顺序进行分层落矿，每次出矿量为爆破矿量的1/3左右。整个分段矿房爆破完成后经底部出矿进路进行集中出矿，铲出的矿石运送至脉外矿石溜井。出

矿过程中将大块集中于一处由碎石机集中破碎。

B₅采空区充填：矿房崩落矿石倒出完成后，在出矿进路和矿房采场联络道构筑人工充填挡墙。采用浓度为65%～75%，灰砂比为1：6～1：10的尾砂胶结充填料浆充填采空区以形成人工胶结充填体矿柱。

C矿柱回采工艺

图4、5和6为本采矿方法二步矿柱开采的三视图，待一步胶结充填体矿柱达到强度要求后，进行二步矿柱回收。矿柱回采采用上向水平分层非胶结尾砂或废石充填采矿法，顶板长锚索支护呈扇形布置，部分长锚索穿过胶结充填体以提高矿柱与胶结充填体接触面的抗剪强度，使得二者整体性更好；同样采用自下而上顺序沿矿体倾向逐步回采，直至分段矿柱回收完毕。若矿柱内稳固性较差时，考虑留设部分点柱。而当矿石品位较高时，矿柱回收亦可考虑采用分层进路式采矿法进行回收而后利用非胶结尾砂充填料或废石进行充填。回采工艺区别于矿房回采的是：回采作业循环工序为：凿岩—爆破—通风—支护—出矿—充填采空区—平场—凿岩，即每分层爆破完成后不留矿石，矿石出完后即进行非胶结尾砂充填或废石充填采空区，而后继续沿矿体倾向自下而上回采。直至矿柱回采完成。

Claims (8)

1.深部嗣后回采矿房-分层回采矿柱的联合采矿法，其特征在于，所述采矿方法将一个矿块的矿体划分为矿房1和矿柱2，分步骤进行回采：

首先采用多分层留矿底部集中出矿嗣后胶结充填采矿法对矿房1进行回采，集中出矿后进行胶结充填；待一步胶结充填体矿柱达到强度要求后，采用上向水平分层非胶结尾砂或废石充填采矿法进行矿柱2回收。

2.根据权利要求1所述的采矿方法，其特征在于，所述采矿方法具体步骤如下：

A矿体划分和开拓工程布置

首先根据地质条件和标高将矿体划分为中段，将中段划分为分段，并于矿体下盘施工中段运输巷3和分段脉外沿脉巷4；中段与分段之间通过斜坡道5沟通，分段间通过分段联络道6进行沟通；矿房1和矿柱2垂直矿体走向布置；

B矿房1回采工艺：

回采自下而上沿矿体倾向分层进行，切采层(第一分层)回采时，从采场联络道8垂直矿体走向一直掘进至上盘矿体边界，而后扩帮至矿房1边界；而后经采场出矿进路12进行出矿；切采层回采完成后进行废石充填作为出矿垫层，预留爆破自由空间后平场进行上分层回采；分层回采作业循环工序为：凿岩—爆破—通风—支护—出矿—平场—凿岩，如此循环直至本分段矿房1回采结束；而后经采场联络道8和出矿进路12进行集中出矿；出矿完成后，出矿进路12与矿房1采场联络道8于房柱2边界修筑充填挡墙后胶结充填采空区；

C矿柱2回采

待一步胶结充填体14矿柱达到强度要求后，进行二步矿柱2回收；矿柱2回采采用上向水平分层非胶结尾砂或废石充填采矿法；若矿柱2稳固性较差，考虑留设部分点柱；而当矿石品位较高时，矿柱2回收亦可考虑采用分层进路式采矿法进行回收而后利用非胶结尾砂充填料或废石进行充填。

3.根据权利要求2所述的采矿方法，其特征在于，所述步骤A中中段高度为40～100m，分段高度为10～20m，并于矿体下盘施工中段运输巷3和分段脉外沿脉巷4，断面尺寸均为3.6m×3.2m；矿房1和矿柱2宽度为8～15m，长度为矿体水平厚度。

4.根据权利要求2所述的采矿方法，其特征在于，所述步骤B包括：

B₁采准工程：矿块垂直矿体走向布置，整体按照先矿房1后矿柱2的形式进行回采，矿房1与矿柱2通过采场联络道8与分段脉外沿脉巷4连通；切采层（第一分层）采场联络道8施工到矿体上盘边界，而后扩帮至房柱边界处；并于靠近矿体下盘边界施工采场风道9；而后于矿柱2中央位置施工采场联络道8和出矿进路12；

B₂凿岩与爆破：采用全液压凿岩台车钻凿水平炮孔，爆破使用2#岩石乳化炸药，采用人工装药并通过电雷管引爆导爆管起爆；

B₃通风与支护：采场爆破后进行通风，通风结束后进行顶板和两帮的排毛作业，然后顶板采用长锚索13支护；

B₄出矿与平场：切采层（第一分层）回采完成后经采场联络道8和出矿进路12出矿，崩落矿石出完后进行废石充填15作为上分层回采的垫层，充填高度距顶板0.5～1.0m作为上分层落矿的自由空间，而后进行人工平场回采上一个分层矿体，出矿过程中将大块集中于一处由碎石机破碎；

B₅采空区充填：矿房1崩落矿石倒出完成后，在出矿进路12和矿房1采场联络道8构筑人工充填挡墙，采用尾砂胶结充填料浆充填采空区以形成人工胶结充填体14矿柱。

5.根据权利要求2所述的采矿方法，其特征在于，所述步骤B中采场联络道8断面尺寸为3.2m×3.0m；采场风道9断面尺寸为2.0m×2.0m；出矿巷间距为10～15m，断面尺寸为3.2m×3.0m；炮孔深度为3.0～4.5m，孔径为38～64mm，炮孔间距1.0～1.2m，排距0.8～1.5m；锚索13网度为2.5m×2.5m；胶结充填料浆浓度为65%～75%，灰砂比为1：6～1：10。

6.根据权利要求4所述的采矿方法，其特征在于，所述步骤B₃中新鲜风流经采场联络道8进入采场，污风由采场风道9排入上分段采场联道8，视矿体厚度大小局部可采用局扇进行强制通风。

7.根据权利要求4所述的采矿方法，其特征在于，所述步骤B₄中每个分层落矿后，每次出矿量为爆破矿量的1/3左右；整个分段矿房1爆破完成后经底部出矿进路12进行集中出矿，铲出的矿石运送至脉外矿石溜井7。

8.根据权利要求2所述的采矿方法，其特征在于，所述步骤C中矿柱2回采时，顶板长锚索13支护呈扇形布置，部分长锚索13穿过胶结充填体14以提高矿柱2与胶结充填体14接触面的抗剪强度，使二者整体性更好；每分层爆破完成后不留矿石，矿石出完后即进行非胶结尾砂或废石15充填采空区，而后继续沿矿体倾向自下而上回采，直至矿柱2回采完成。